JP4598635B2 - Component mounting equipment - Google Patents
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Description
本発明は、部品実装装置、特に電子部品をプリント基板や液晶のディスプレイパネル基板等の基板に加圧を行ないながら自動的に実装する際に適用して好適な部品実装装置に関する。 The present invention relates to a component mounting apparatus, and more particularly to a component mounting apparatus suitable for application when electronic components are automatically mounted on a substrate such as a printed circuit board or a liquid crystal display panel substrate while applying pressure.
電子部品をプリント基板等に加圧を行ないながら自動的に実装する部品実装装置としては、図10に示す搭載ヘッドを備えたものが特許文献1に開示されている。 As a component mounting apparatus that automatically mounts electronic components while applying pressure to a printed circuit board or the like, an apparatus including a mounting head shown in FIG.
この搭載ヘッド100では、部品吸着時の下降動作を、図11のフローチャートに従い以下のように行なう。
In the
まず、ロードセル115で検出された無負荷時の初期荷重を記憶し(ステップ11)、図示しない動作制御手段の制御に従いZ軸モータ(第1の上下動手段)121によりリニアガイド117に沿って可動ブラケット114を下降目標位置に向けて下降駆動する(ステップ12)。
First, the initial load at the time of no load detected by the
又、このとき、動作制御手段の制御に従いボイスコイルモータ(第2の上下動手段)134により、下部フランジ135がスラスト軸受136に加圧当接するまで下降駆動し(ステップ13)、回転ケース131の上下振動を防止する。
At this time, the voice coil motor (second up-and-down moving means) 134 drives the
可動ブラケット114の下降動作中において、動作制御手段はロードセル115の出力に基づく加圧力の検出値が初期荷重と下降時閾値との合計値を超えるか否かを判定し(ステップ14)、超えない場合にはエンコーダ122の出力から下降目標位置に到達したか否かを判定する(ステップ15)。到達していない場合は、再びステップ14の処理に戻る。
During the lowering operation of the
一方、可動ブラケット114の下降により、吸着ノズル112の先端部が電子部品Cに当接すると、ロードセル115の検出圧力が増加し、初期荷重と加圧時閾値との合計値を超えることになる。これにより、動作制御手段はボイスコイルモータ134を上昇駆動させる動作制御を行ない(ステップ17)、ステップ14に戻る。動作制御手段はロードセル115の検出圧力を、初期荷重と下降時閾値との合計値と比較し、検出圧力が上回っている場合には更にボイスコイルモータ134による回転ケース131の上昇駆動制御を行なう(ステップ17)。
On the other hand, when the tip of the
そして、ステップ14で検出圧力が下回る(NO)の場合にはステップ15に移り、エンコーダ122の出力から可動ブラケット114の現在位置を確認する。
If the detected pressure is lower (NO) in
可動ブラケット114が下降目標位置に到達したと判断されると(ステップ15でYES)、動作制御手段はZ軸モータ121の駆動を停止する(ステップ16)。これにより、吸着ノズル112の下降動作制御は終了する。なお、この下降動作終了後は、吸着ノズル112の先端部は電子部品Cに目標とする加圧力で当接した状態にあり、制御手段は負圧供給手段(図示せず)の駆動を開始する動作制御を行ない、吸着ノズル112内を負圧として先端部に電子部品Cの吸着を行なう。
If it is determined that the
このように、電子部品Cの吸着が完了すると、Z軸モータ121を駆動し、ブラケット114を上昇させて吸着ノズル112を引き上げた後、搭載ヘッド100を基板上方へ移動させ、前記フローチャートと実質的に同一の手順に従って基板上の目標位置に部品を目標とする加圧力の下で搭載する搭載制御を行なう。
As described above, when the suction of the electronic component C is completed, the Z-
しかしながら、特許文献1に開示されている電子部品実装装置には以下のような問題があった。
However, the electronic component mounting apparatus disclosed in
(1)ノズル接触時に衝突荷重が発生する問題
可動ブラケット114を下降動作するときにボイスコイルモータ134により下部フランジ135をスラスト軸受136に押し付けて上下振動を防止している。このため、吸着ノズル112が部品に接触したときや部品を吸着した状態で基板に接触したときには、スラスト軸受136に押し付けている過大な押付力が部品に掛ってしまう。
(1) The problem that a collision load is generated when the nozzle comes into contact When the
(2)吸着ノズル112が加圧下降動作中に部品から離れてしまう問題
吸着ノズル112の先端部が電子部品Cに接触した後、ボイスコイルモータ134を上昇駆動させる動作制御を行なうが、Z軸モータ121により可動ブラケット114を下降目標位置に向けて下降駆動する下降速度よりもボイスコイルモータ134による吸着ノズル112の上昇速度の方が速すぎると、吸着ノズル112が部品から離れてしまうことがあり、又、部品搭載の場合であれば基板から離れしてしまうことがあり、その結果、部品の吸着エラーや搭載エラーが発生する。
(2) The problem that the
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、吸着ノズルによる部品吸着時や吸着部品の基板搭載時に、該ノズルから部品に過大な衝突荷重が発生することを防止すると共に、部品の吸着や搭載を確実に行なうことができる部品実装装置を提供することを課題とする。 The present invention was made to solve the above-described conventional problems, and prevents an excessive collision load from being generated from the nozzle to the component when the component is adsorbed by the adsorption nozzle or when the substrate of the adsorption component is mounted. It is an object of the present invention to provide a component mounting apparatus that can reliably suck and mount components.
本発明は、X軸駆動手段及びY軸駆動手段により平面方向に移動可能な搭載ヘッドが、部品を吸着保持する吸着ノズルと、該吸着ノズルをZ軸方向に進退動させる加圧駆動手段と、該加圧駆動手段と一体で前記吸着ノズルをZ軸方向に進退動させるZ軸駆動手段とを備えた部品実装装置において、前記Z軸駆動手段により前記吸着ノズルを下降させ、該ノズルを部品表面に接触させる際、又は該ノズルに吸着した部品を基板表面に接触させる際、接触前は、前記Z軸駆動手段による下降速度より絶対値が小さい速度で、前記吸着ノズルを前記加圧駆動手段により上昇させる制御を行なう制御手段を備えたことにより、前記課題を解決したものである。 The present invention includes a suction head that sucks and holds a component by a mounting head that can be moved in a plane direction by an X-axis drive means and a Y-axis drive means, and a pressure drive means that moves the suction nozzle back and forth in the Z-axis direction, In a component mounting apparatus including a Z-axis driving unit that moves the suction nozzle forward and backward in the Z-axis direction integrally with the pressure driving unit, the suction nozzle is lowered by the Z-axis driving unit, and the nozzle is moved to the surface of the component. Or when the component adsorbed to the nozzle is brought into contact with the substrate surface, before contact, the suction nozzle is moved by the pressure driving means at a speed whose absolute value is smaller than the descending speed by the Z-axis driving means. By providing a control means for performing control to raise, the above-mentioned problem is solved.
本発明は、又、接触後は、前記Z軸駆動手段による下降速度より絶対値が大きい速度で、前記吸着ノズルを前記加圧駆動手段により下降させ、目標の加圧量に達するまで加圧制御を行なうようにしてもよい。 In the present invention, after the contact, the suction nozzle is lowered by the pressure driving means at a speed whose absolute value is larger than the lowering speed by the Z-axis driving means, and pressurization control is performed until a target pressurization amount is reached. May be performed.
本発明によれば、吸着ノズルが部品表面に、又は吸着部品が基板表面に接触する直前には、Z軸駆動手段によるノズルの下降速度を、加圧駆動手段による上昇動作により減速させるようにしたので、該吸着ノズル(又は部品)が部品(又は基板)の表面に接触する際の衝撃力を緩和することができると共に、確実に接触させて吸着や搭載を行なうことができる。 According to the present invention, immediately before the suction nozzle comes into contact with the component surface or the suction component comes into contact with the substrate surface, the lowering speed of the nozzle by the Z-axis driving means is reduced by the raising operation by the pressure driving means. Therefore, the impact force when the suction nozzle (or component) comes into contact with the surface of the component (or substrate) can be alleviated, and the suction or mounting can be performed with reliable contact.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る一実施形態の電子部品実装装置の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electronic component mounting apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1において搭載ヘッド1は、部品を吸着保持し加圧を行なう加圧装置と、搭載ヘッド1の位置補正を行なう図示しない認識装置を備えている。
In FIG. 1, the
搭載ヘッド1は電子部品実装装置のX軸方向への移動を行なうX軸ガントリ(X軸駆動手段)2に取付けられている。搭載ヘッド1とX軸ガントリ2は電子部品搭載装置のY軸方向へ移動するためのY軸ガントリ(Y軸駆動手段)3に取り付けられている。
The
又、この電子部品搭載装置には、吸着した電子部品の姿勢を認識するCMOSカメラやCCDカメラを使用した認識装置4が搭載ヘッド1の可動範囲に固定されている。基板へ搭載するための電子部品を供給するための電子部品供給装置5が電子部品搭載装置の前面に設置されている。
Further, in this electronic component mounting apparatus, a recognition device 4 using a CMOS camera or a CCD camera for recognizing the posture of the sucked electronic component is fixed within the movable range of the
次に、搭載ヘッド1について図2、図3を使用して説明を行なう。
Next, the
搭載ヘッド1は、X軸ガントリ2と連結固定を行なうためのヘッドベース6を有してある。ヘッドベース6は、リニアガイド7と接続され、垂直Z軸駆動部15は垂直Z軸方向に移動が可能な構造となっている。
The mounting
ヘッドベース6の上部には、部品を回転動作させるためのθモータ9とスプライン軸受とベアリングで構成された垂直回転駆動部軸受21と垂直回転駆動シャフト22があり、又θモータの動力を垂直回転駆動シャフト22に伝えるベルト10と垂直Z駆動部15を垂直上下動させるためのZ軸モータ(Z軸駆動手段)11が取り付けられている。又、このZ軸モータ11にはカップリング12を介してボールねじのねじ部14が接続されている。
Above the
垂直Z駆動部15の上部には、加圧用のボイスコイルモータ(加圧駆動手段、以下、VCMと記す)8が取り付けられている。このVCM8はθモータ9に垂直回転駆動シャフト22を介して接続されており、又、該VCM8の駆動側8bは、垂直回転駆動シャフト22によって垂直Z駆動部15に対して独立に支持されていることから、該垂直Z駆動部15に対して回転動作及び上下動作が可能になっている。
A voice coil motor for pressurization (pressurization drive means, hereinafter referred to as VCM) 8 is attached to the upper part of the vertical
又、垂直Z駆動部15には、ボールねじのナット部13が固定されており、該ナット部13にはZ軸モータ11とカップリング12を介して接続されたボールねじのねじ部14が嵌挿されており、Z軸モータ11を回転動作させることにより、ボールねじのナット部13によって垂直Z駆動部15が上下に動作可能な構造となっている。
A ball
更に、垂直Z駆動部15の内部には、円筒状の加圧検知部16が内蔵されており、該加圧検知部16は、その外周と垂直Z駆動部15の内周との間のボールガイド軸受17を介して、該垂直Z駆動部15に対して回転動作と垂直上下動作が可能な構造となっている。
Further, a cylindrical
加圧検知部16の下部には、ノズルシャフト18が下方に延びており、ノズルシャフト18の下方の先端には、ノズルチャック機構19により、吸着ノズル20が保持され、且つ、交換可能な構造になっている。このノズル20は、図示しない部品の吸着保持を行ない、図示しない基板にその部品を搭載することができる。
A
次に、図3を用いて上記加圧検知部16等について説明する。
Next, the
加圧検知部16の上部には前記VCM8が取り付けられており、垂直Z駆動部15とのVCM8の外筒である固定側8aには、コイル(明示せず)が巻かれている。又、VCM8の駆動側8bには、磁石が取り付けられており、VCM8の固定側8aのコイルに通電することによりVCM8を上下方向にリニアに駆動することができる。VCM8の駆動側8bの中心には前記シャフト22が延長されており、加圧検知部16の上部と結合されている。
The
又、VCM8の駆動側8bに固定されているシャフトの上下には、スラスト軸受を使用した上側ストッパ23aと下側ストッパ23bが取り付けられている。上側ストッパ23aは、ヘッドベース6の下部6aに突き当たるようになっていると共に、下側ストッパ23bは、垂直Z駆動部15の上部15aに突き当たるようになっている。
An
即ち、上側ストッパ23aと下側ストッパ23bによってVCM8は上下方向の移動量が規制されている。但し、上側ストッパ23aあるいは下側ストッパ23bを当接させることによってVCM8の移動量が規制された状態でも、スラスト軸受を使用しているため駆動側8bの回転動作が可能な構造となっている。
That is, the vertical movement amount of the
この加圧検知部16の内部構造について説明すると、その上部にはロードセル24が下向きに固定されている。このロードセル24の下方には、ばねを受けるための上側支持プレート25aが取り付けられている。上側支持プレート25aの下方には、与圧ばね26があり、与圧ばね26の下方には、与圧ばね26の下部を受けるための下側支持プレート25bが取り付けられている。
The internal structure of the
この下側支持プレート25bの下側には、ノズルシャフト18が固定されており、該ノズルシャフト18はスプライン軸受28で上下動作が可能な構造となっている。
The
加圧検知部16の内部の下側支持プレート25bの下方には、段部16aが設けてあり、下側支持プレート25bが突き当たるように下側支持プレート25bの外形よりも小さくできている。
A
そして、下側支持プレート25bの下方には、スプライン軸受28との間に自重キャンセルばね27が取り付けられており、下側支持プレート25bを押し上げている。自重キャンセルばね27のばね力は、与圧ばね26のばね力と、下側支持プレート25bの重さと、ノズルシャフト18、ノズルチャック機構19及びノズル20を加算した重さとを支えるようになっている。
A self-
しかも、自重キャンセルばね27のばね力は、これらを支える力よりも若干低く設定されており、下側支持プレート25bは、無負荷状態では段部16aに突き当たるように構成されている。従って、通常は下側支持プレート25bが段部16aに弱い力で押し付けられており、その弱い力以上の負荷がノズル20に加わると、ロードセル24がそれを検知することになる。
In addition, the spring force of the self-
以上の構成において、図示しない制御装置により実行される電子部品の吸着動作と圧着搭載動作を、図4、図5、図6をも参照して説明する。 In the above configuration, an electronic component suction operation and a pressure mounting operation performed by a control device (not shown) will be described with reference to FIGS. 4, 5, and 6.
図1の搭載ヘッド1を、X軸ガントリ2、Y軸ガントリ3を駆動させて電子部品供給装置5の上方に移動し、吸着ノズル20により電子部品を吸着する。
The mounting
電子部品を吸着した搭載ヘッド1を、認識装置4の上方へ移動し、該認識装置4により部品の認識を行なう。
The mounting
部品の認識を完了した後、搭載ヘッド1を図示しない基板上の電子部品の搭載予定部に移動し、該搭載ヘッド1の吸着ノズル20に吸着されている電子部品を基板上の搭載位置に搭載する。
After completing the recognition of the components, the mounting
以下、これらの動作について詳述すると、上記部品吸着動作は、搭載ヘッド1を部品吸着装置5上の部品吸着位置でZ軸モータ11を駆動し垂直Z駆動部15と共に吸着ノズル20を下降させる。
Hereinafter, these operations will be described in detail. In the component suction operation, the mounting
その際、VCM8に電圧を印加して下方向に力を発生させ、図4のように下側ストッパ23bを垂直Z駆動部15の上部15aに突き当て、下方へのVCM8の動きを規制しておく。
At that time, a voltage is applied to the
Z軸モータ11により吸着ノズル20を下降し、吸着する部品の吸着面の直前の高さで吸着ノズル20を急速停止させる。このとき、加圧検知部16の重さと減速時の加速度により慣性の力が下方向に働くが、VCM8の下側ストッパ23bにより位置が規制されているために、VCM8により発生している力以上の慣性力が下方向に働いても、ノズル先端の位置には変化は見られない。
The
又、加圧検知部16の内部の段部16aに、与圧ばね26の下側支持プレート25bが突き当たって位置決めされているので、減速時の加速度による慣性の力でノズルシャフト18及び接続されている下側支持プレート25bが下に押し下げられることが防止されている。
Further, since the
吸着ノズル20を急速停止した後、Z軸モータ11をゆっくり動作させて衝突荷重を抑えつつ、加圧用VCM8により、部品に指定荷重圧を加える加圧動作を行ないながら部品の吸着保持を行なう。なお、この部品吸着時の加圧動作は、加える荷重圧を除き基本的には後述する部品搭載時と同様であるので、その説明を省略する。
After the
部品を吸着保持した後、Z軸モータ11を駆動して部品を上昇させ、搭載ヘッド1を移動させて認識装置4の上へ移動する。
After attracting and holding the component, the Z-axis motor 11 is driven to raise the component, and the mounting
部品位置補正のための認識動作を行ない、その後部品を搭載位置(基板上方)に移動させ、以下のような部品搭載動作を行なう。 A recognition operation for component position correction is performed, and then the component is moved to the mounting position (above the board), and the following component mounting operation is performed.
部品を搭載する際の下降・加圧動作を、図6に示すタイムチャートを参照して説明する。この部品搭載時の下降動作は、ノズル20に部品が吸着されている以外は前述した部品吸着時の場合と基本的に同一である。
The descending / pressurizing operation when mounting the components will be described with reference to the time chart shown in FIG. The descending operation at the time of component mounting is basically the same as that at the time of component adsorption described above except that the component is adsorbed by the
Z軸モータ11を駆動して、下側ストッパ23bが図4の状態にある垂直Z駆動部15をZ3の高さから、部品が基板上面に接触しない高さで、該上面より微小変位だけ上方の第1位置Z1に高速で下降を行なう(時間T1)。次に、速度を切り換え、低速で基板上面の高さ(=0)より下方に設定した第2位置Z2まで移動を開始する(時間T2)。なお、Z1等のZ軸高さは、Z軸モータ11に内蔵されているエンコーダ出力により決定される。
When the Z-axis motor 11 is driven, the
Z軸モータ11により基板上面に部品が接触しない上記第1位置Z1へ移動完了したという信号を、図示しない制御装置がエンコーダから受けた場合には、VCM8に通電を行ない、該VCM8の駆動側8bと、これに接続されて上下動する加圧検知部16、ノズルシャフト18、ノズルチャック19、吸着ノズル20及びストッパ23a、23b等からなる可動部の重量+αの加圧力を上方に発生させ、可動部の自重キャンセル+αの力V1を発生させる。これにより、下側ストッパ23bが、図4の状態から図3の規制されない状態になる。
When a control device (not shown) receives a signal from the encoder that the movement to the first position Z1 at which the component does not contact the upper surface of the board by the Z-axis motor 11 is received from the encoder, the
吸着ノズル20はそのまま下降し、時刻T0で吸着ノズル20が基板上面の高さ0に到達し、基板へノズル20(部品)が接触する。
The
時間T2の間で、接触するまで(接触前)のノズル20のZ軸モータ11による下降速度VzとVCM8による可動部の自重キャンセル+αの力による上方への移動速度Vvの関係は、図7の表に示すようにVz>Vvとなるように速度を設定する。
During the time T2, the relationship between the lowering speed Vz of the
このようにノズル20のZ軸モータ11による下降速度VzよりもVCM8による上方への移動速度Vvを遅くする(逆方向で絶対値を小さくする)ことにより、エンコーダ出力によるノズル20の位置が第2位置Z2に達する前に、図5に示すようにVCM8のストロークエンドまで動作して上側ストッパ23aがヘッドベースの下部6aに衝突してしまい、VCM8が制御不能になることを防止することができる。
Thus, by lowering the moving speed Vv upward by the
又、このように上側ストッパ23aがヘッドベースの下部6aに衝突する場合には、エンコーダ出力によるノズル20の位置が第2位置Z2に達した後にも、ノズル20が基板に接触していないために部品を搭載できないということが起こり得るが、このような事態の発生を防止することもできる。
Further, when the
時間T2において、時刻T0でノズル20が基板に接触しても、Z軸モータ11は駆動をエンコーダ出力がZ2になるまで停止しない。このZ2は、VCM8がV1の出力で可動部を上昇させて図3の状態にしても、ノズル20(部品)が十分に接触する高さに設定されている。
At time T2, even if the
一方、VCM8は、ロードセル24からノズル20の接触信号を受けると、下向きの力に切り替え、徐々に加圧量を増加させて設定した出力値V2の目標加圧量まで加圧を行なう。目標の加圧量に達した時点で加圧を停止し、予め設定してある加圧時間T3の間、該目標の加圧量を保持した後、加圧動作を終了し、Z軸モータ11によりノズル20、即ち垂直Z駆動部15を上昇させた後、搭載ヘッド1のXY移動を行なう。
On the other hand, when the
又、前記時間T2において、時刻T0で基板に接触した後(接触後)のノズル20のZ軸モータ11による下降速度VzとVCM8の加圧力による下方への移動速度Vvの関係は、図7に示すように、Vz<Vvとなるように速度を設定する。
Further, the relationship between the lowering speed Vz of the
このようにノズル20のZ軸モータ11による下降速度VzよりもVCM8による下方への移動速度Vvより速くする(同方向に絶対値を大きくする)ことにより、VCM8による下降動作を優先させた加圧制御が可能となり、Z軸の動作を外乱として考慮した(みなした)制御を行なうことが可能となることから、高精度な制御を行なうことが可能となる。
Thus, by making the moving speed Vv downward by the
次に、以上のように概念的に説明した部品搭載動作を、図8、図9を参照して更に具体的に説明する。 Next, the component mounting operation conceptually described above will be described more specifically with reference to FIGS.
基板上面に接触しない高さで、該上面より微小変位だけ上方の第1位置Z1に高速な速度Vzで下降を行なう(時間T1)。 Lowering is performed at a high speed Vz to a first position Z1 that is at a height that does not contact the upper surface of the substrate and is slightly displaced from the upper surface (time T1).
基板接触手前の高さZ1の位置から、基板より下の高さである第2高さZ2の位置までのエンコーダ出力による距離を0.6mmとする(Z1〜Z2:0.6mm)。又、VCMの可動可能なストロークZVSTを3mmとする。 The distance by the encoder output from the position of the height Z1 before the substrate contact to the position of the second height Z2, which is the height below the substrate, is 0.6 mm (Z1 to Z2: 0.6 mm). Further, the movable stroke Z VST of the VCM is set to 3 mm.
このZ1〜Z2の距離は、基板に接触しない十分な高さ0.1mmとVCMが部品を加圧する際に基板が撓む変位量0.2mmと、基板の高さのばらつきの余裕0.3mmとを考慮した距離として設定している。 The distance between Z1 and Z2 is a sufficient height of 0.1 mm that does not contact the substrate, a displacement amount of 0.2 mm that the substrate bends when the VCM pressurizes the components, and a margin of variation of the substrate height of 0.3 mm. The distance is set in consideration of
Z軸モータによる下降速度VzとVCMによる移動速度Vvの動作条件を例えば、以下のように設定する。方向は、下向きを正(+)とし、上向きを負(−)とする。 For example, the operating conditions of the lowering speed Vz by the Z-axis motor and the moving speed Vv by the VCM are set as follows. The direction is positive (+) for downward and negative (-) for upward.
Vz=10mm/sec(下向き)
基板接触前のVCMの速度VVB=−6.7mm/sec(上向き)
基板接触後のVCMの速度VVA=20mm/sec(下向き)
Vz = 10mm / sec (downward)
VCM speed V VB before substrate contact = -6.7 mm / sec (upward)
VCM speed V VA after substrate contact = 20 mm / sec (downward)
[Z1〜0(基板接触):T2B]
Z軸モータをVz=10mm/secでZ2の高さに向かい下降を開始する。
[Z1-0 (substrate contact): T 2B ]
The Z-axis motor starts to descend toward the height of Z2 at Vz = 10 mm / sec.
Z軸モータの下降開始と同時にVCMを速度VVB=−6.7mm/secで上向きに移動するように電圧をかける。 Simultaneously with the start of the lowering of the Z-axis motor, a voltage is applied so that the VCM moves upward at a speed V VB = −6.7 mm / sec.
このとき接触までの時間をT2Bとすると関係式は、
(Z1+Zv)=Vz×T2B, Zv=VVB×T2B …(1)
となる。
If the time until contact is T 2B at this time, the relational expression is
(Z1 + Zv) = Vz × T 2B , Zv = V VB × T 2B (1)
It becomes.
距離Z1が0.1mmであったとすると、その時のVCMの上昇量は、関係式(1)にZ1=0.1mmを代入して計算すると次のとおりになる。 Assuming that the distance Z1 is 0.1 mm, the amount of increase in VCM at that time is calculated as follows by substituting Z1 = 0.1 mm into the relational expression (1).
Zv=0.2mm Zv = 0.2mm
この値はVCMのストロークZVST=3mmに対して十分に小さく、従って上側ストッパ23aが衝突することはない(図9参照)。
This value is sufficiently small for the VCM stroke Z VST = 3 mm, so that the
[0(基板接触)〜Z2:T2A]
Z軸モータは、引き続きVz=10mm/secでZ2の高さに向かい下降を行なう。
[0 (substrate contact) ~Z2: T 2A]
The Z-axis motor continues to descend toward the height of Z2 at Vz = 10 mm / sec.
基板に接触した後は、VCMの速度をVVA=20mm/secに変更し、加圧を行なう。このときのVCMの速度は、Z軸モータの速度に対して十分に速いので、VCMによる押圧動作においてはZ軸の動作を外乱として考慮した制御を行なうことができ、高精度な制御を行なうことができる。 After contact with the substrate, the VCM speed is changed to V VA = 20 mm / sec and pressurization is performed. At this time, the speed of the VCM is sufficiently higher than the speed of the Z-axis motor. Therefore, in the pressing operation by the VCM, the control considering the Z-axis operation as a disturbance can be performed, and high-precision control is performed. Can do.
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られる。 According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1)搭載ヘッド1に装着されている吸着ノズル20(部品)が部品(基板)に接触する前に、該ノズルに上向きの力を発生させておくので、衝撃荷重を緩和することができる。
(1) Since an upward force is generated in the nozzle before the suction nozzle 20 (component) mounted on the mounting
(2)吸着ノズル20(部品)が部品(基板)に接触する前は、Z軸モータ11による下降速度VzよりもVCM8による上方への移動速度Vvを遅くすることにより、該ノズル20が第2位置に達する前にVCM8がストロークエンドまで動作して上側ストッパ23aがヘッドベース部6aに衝突して、VCM8が制御不能(ノズルが基板に接触しないために加圧ができない状態)になることを防止することができる。
(2) Before the suction nozzle 20 (component) comes into contact with the component (substrate), the moving speed Vv upward by the
(3)ノズル(部品)の部品(基板)接触後は、ノズルのZ軸モータ11による下降速度Vzより、VCM8による下方への移動速度Vvの方を速くすることにより、Z軸モータの動作を外乱として考慮した制御を行なうことが可能となり、高精度な制御を行なうことが可能となる。
(3) After the nozzle (component) contacts the component (board), the movement speed Vv of the nozzle by the
(4)吸着ノズル(部品)が部品(基板)へ接触する前後でVCM8の制御方法(駆動電圧レベル)を変更することにより、前述した搭載ヘッド1の誤動作を防ぎ、ノズルを含む可動部の自重よりも小さいような微小荷重範囲においても安定した荷重制御が可能となる。
(4) By changing the control method (drive voltage level) of the
以上、本発明について具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に示したものに限定されない。 Although the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to that shown in the embodiment.
例えば、加圧駆動手段は、VCMでなくとも、エアシリンダ等であっても良く、垂直方向に動作が可能な構造であれば特に制限されない。 For example, the pressure driving means may not be a VCM but an air cylinder or the like, and is not particularly limited as long as the structure can operate in the vertical direction.
又、荷重検出器としては、1台のロードセルを使用したが、ロードセル以外であってもよく、2台以上を使用し、検知加圧量に応じて使い分けるようにしてもよい。 Further, although one load cell is used as the load detector, other load cells may be used, and two or more load cells may be used, depending on the detected pressurization amount.
又、ロードセルに対する与圧や、加圧検知部の自重キャンセルのためにばねを使用したが、弾性体であればばね以外であってもよい。又、用途によって(ノズルの振動もさほど問題にならない場合や、ノズル交換により自重が変わる場合等)、自重キャンセルばね/与圧ばねを容易に交換できる構造にしてもよい。あるいは、段部16aを環状のスペーサとして着脱可能な構造としてもよい。
Further, although the spring is used for pressurizing the load cell and canceling the self-weight of the pressurization detecting unit, it may be other than the spring as long as it is an elastic body. Further, depending on the application (when the vibration of the nozzle is not so much a problem, or when the weight of the nozzle changes due to the replacement of the nozzle, etc.), the structure may be such that the self-weight cancel spring / pressurizing spring can be easily replaced. Or it is good also as a structure which can attach or detach the
又、部品種に応じて(必要な加圧量に合わせて)、ノズルのZ軸モータによる下降速度:VzやVCMによる移動速度(制御電圧レベル):Vvを変更できるようにしてもよい。又、それらのパラメータを部品種毎に予め制御装置に設定しておき、自動的に変更するようにしてもよい。 Further, the lowering speed of the nozzle by the Z-axis motor: the moving speed by Vz or VCM (control voltage level): Vv may be changed according to the component type (according to the required pressurizing amount). These parameters may be set in the control device in advance for each component type and automatically changed.
例えば、部品押圧時の加圧量が大きく、衝撃荷重がさほど問題とならないような部品の場合は、ノズルの下降速度を、衝突荷重が部品を破壊しない程度に速くし、なるべく高速に搭載するようにしたり、逆に脆い部品の場合は、ノズルの下降速度を非常にゆっくりにして衝突荷重が小さくなるようにして、ノズルの下降速度を変更するようにしてもよい。 For example, in the case of a part where the amount of pressure applied when the part is pressed is large and the impact load does not matter so much, the nozzle lowering speed should be fast enough to prevent the collision load from destroying the part and be mounted as fast as possible. On the other hand, in the case of a fragile part, the nozzle lowering speed may be changed by making the nozzle lowering speed very slow to reduce the collision load.
又、部品を基板に押圧しながら搭載する場合に、部品を搭載する基板が撓み易い場合、基板接触後のVCMの押圧動作の移動量が必要となってくる。その場合は、接触前のVCMによる上方への移動速度を、ノズルの下降速度を超えない範囲で速く設定することにより、ノズルが基板に接触するまでの上昇量を多くし、基板接触後の押圧時のストロークを確保するようにしてもよい。 Further, when mounting a component while pressing the component against the substrate, if the substrate on which the component is mounted is easily bent, a moving amount of the pressing operation of the VCM after contacting the substrate is required. In that case, by setting the moving speed upward by the VCM before contact within a range that does not exceed the descending speed of the nozzle, the amount of increase until the nozzle contacts the substrate is increased, and the pressure after the substrate contact You may make it ensure the stroke of time.
1…搭載ヘッド
2…X軸ガントリ
3…Y軸ガントリ
8…ボイスコイルモータ(VCM)
11…Z軸モータ
15…垂直Z駆動部
16…加圧検知部
20…吸着ノズル
24…ロードセル
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Z-
Claims (2)
前記Z軸駆動手段により前記吸着ノズルを下降させ、該ノズルを部品表面に接触させる際、又は該ノズルに吸着した部品を基板表面に接触させる際、
接触前は、前記Z軸駆動手段による下降速度より絶対値が小さい速度で、前記吸着ノズルを前記加圧駆動手段により上昇させる制御を行なう制御手段を備えたことを特徴とする部品実装装置。 A mounting head that is movable in the plane direction by the X-axis driving means and the Y-axis driving means has a suction nozzle that sucks and holds components, a pressure driving means that moves the suction nozzle back and forth in the Z-axis direction, and the pressure driving In a component mounting apparatus comprising a Z-axis driving means for moving the suction nozzle back and forth in the Z-axis direction integrally with the means,
When lowering the suction nozzle by the Z-axis driving means and bringing the nozzle into contact with the component surface, or when bringing the component sucked into the nozzle into contact with the substrate surface,
A component mounting apparatus comprising control means for controlling the suction nozzle to be lifted by the pressure driving means at a speed whose absolute value is smaller than the descending speed by the Z-axis driving means before contact.
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